Dergiler / Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi / 2020 / Cilt: 9 - Sayı: 4

Classifying Protein Sequences Using Convolutional Neural Network

Sayfa
1663–1671
Yayın Tarihi
2020-12-25
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Sonuç olarak, ResNet kullanılarak gerçekleştirilen protein sekanslarının sınıflandırma işleminde % 95.03’lük bir doğruluğa ulaşılmıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Biyoinformatikteki en büyük zorluklardan biri, protein yapısının ve fonksiyonunun öngörülmesi ve sınıflandırılmasıdır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Elle özellik çıkarımında, seçilen özellikler, başarımı doğrudan etkilemektedir.
💡
Sonuç & Katkı:Sonuç olarak, ResNet kullanılarak gerçekleştirilen protein sekanslarının sınıflandırma işleminde % 95.03’lük bir doğruluğa ulaşılmıştır.
🔬Tür:Laboratuvar & Saha Deneyi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Protein Sınıflama · Biyoinformatik · Evrişimsel Sinir Ağları

Özet

Biyoinformatikteki en büyük zorluklardan biri, protein yapısının ve fonksiyonunun öngörülmesi ve sınıflandırılmasıdır. Çok miktarda RNA verisi geleneksel laboratuvar yolu kullanılarak yönetilemez. Bunun için proteinler yapılarına ve ailelerine göre ayrılmalıdır. Bu nedenle proteinlerin biyolojik ailelerini ve fonksiyonlarını tanımlamak için sınıflandırılması gerekmektedir. Geleneksel makine öğrenme yaklaşımlarında, proteinler sınıflandırılırken çeşitli özellik çıkarım algoritmaları kullanılmaktadır. Elle özellik çıkarımında, seçilen özellikler, başarımı doğrudan etkilemektedir. Bu nedenle, bu çalışmada önerilen yaklaşımda ise protein sekanslarını amino acid composition yöntemi ile sayısallaştırılmıştır. Sayısallaştırılan protein dizilimleri spektrograma dönüştürülmüş ve 2 boyutlu ESA modelleri (VGG19, ResNet) kullanılarak otomatik özellik çıkarımı gerçekleştirilmiştir. Çıkarılan özellikler DVM ve kNN ile sınıflandırılmıştır. Sonuç olarak, ResNet kullanılarak gerçekleştirilen protein sekanslarının sınıflandırma işleminde % 95.03’lük bir doğruluğa ulaşılmıştır.

Abstract

One of the major challenges in bioinformatics is the classification and identification of protein structure and function. Large amounts of RNA data cannot be managed using traditional laboratory methods. For this, proteins should be separated according to their structure and families. Therefore, proteins need to be classified to define their biological families and functions. In traditional machine learning approaches, various feature extraction algorithms are used to classify proteins. In manual feature extraction, the selected features directly affect performance. Therefore, in the proposed method of this study, protein sequences were digitized by amino acid composition technique. The digitized protein sequences were converted to spectrograms, and automatic feature extraction was performed using 2D CNN models (VGG19, ResNet). The extracted features were classified with SVM and kNN. As a result, the accuracy with 95.03% was achieved in the classification of protein sequences using ResNet.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

DAŞ, B., TORAMAN, S. (2020). Classifying Protein Sequences Using Convolutional Neural Network. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Cilt: 9 - Sayı: 4, 1663–1671. https://ajindex.com/articles/477447

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (13)

  1. Satpute B, Yadav R. 2018. Machine Intelligence Techniques for Protein Classification. 3rd International Conference for Convergence in Technology (I2CT). IEEE, pp 1–4, 6-8 April, Pune, India
  2. Lina Yang, Yuan Yan Tang, Yang Lu, Huiwu Luo. 2015. A Fractal Dimension and Wavelet Transform Based Method for Protein Sequence Similarity Analysis. IEEE/ACM Trans Comput Biol Bioinforma;12 (2):348–359
  3. Charuvaka A, Rangwala H. 2014. Classifying Protein Sequences Using Regularized Multi-Task Learning. IEEE/ACM Trans Comput Biol Bioinforma. 11 (6):1087–1098
  4. Wang D, Huang G Bin. 2005. Protein sequence classification using extreme learning machine. Proceedings of the International Joint Conference on Neural Networks, 31 July-4 Aug, Montreal,Que., Canada
  5. Bandyopadhyay S. 2005. An efficient technique for superfamily classification of amino acid sequences: Feature extraction, fuzzy clustering and prototype selection. Fuzzy Sets Syst.152(1):5-16
  6. Ma PCH, Chan KCC. 2008. UPSEC: An Algorithm for Classifying Unaligned Protein Sequences into Functional Families. J Comput Biol, 15 (4):431–443
  7. Jaakkola T, Diekhans M, Haussler D. 2000. A Discriminative Framework for Detecting Remote Protein Homologies. J Comput Biol, 7 (1–2):95–114
  8. Saigo H, Vert J-P, Ueda N, Akutsu T. 2004. Protein homology detection using string alignment kernels. Bioinformatics,20 (11):1682–1689. [9]. Bharill N, Tiwari A, Rawat A. 2005. A Novel Technique of Feature Extraction with Dual Similarity Measures for Protein Sequence Classification. Procedia Comput Sci, 48 795–801
  9. Tsuda K, Shin HJ, Schölkopf B. 2005. Fast protein classification with multiple networks. Bioinformatics. 21(2):59-65
  10. Huang DS, Zhao XM, Huang G Bin, Cheung YM. 2005. Classifying protein sequences using hydropathy blocks. Pattern Recognit.39(12):2293-2300
  11. Hayat M, Khan A. 2010. Membrane protein prediction using wavelet decomposition and pseudo amino acid based feature extraction. 6th International Conference on Emerging Technologies (ICET). IEEE, pp 1–6,18-19 Oct, Islamabad, Pakistan
  12. Chaturvedi B, Patil N. 2015. A novel semi-supervised approach for protein sequence classification. Souvenir of the IEEE International Advance Computing Conference, IACC 2015, 12-13 June, Banglore, India
  13. Mansoori EG, Zolghadri MJ, Katebi SD. 2009. Protein superfamily classification using fuzzy rule-based classifier. IEEE Trans Nanobioscience. doi: 10.1109/TNB.2009.2016484 [15] Lacey A, Deng J, Xie X. 20